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PlantScreen-SC植物表型分析測量系統(tǒng)(臺式)

時間:2020-09-30

作者:易科泰

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簡介:

 

PlantScreen-SC植物表型分析測量系統(tǒng)(臺式)

 

PlantScreen-SC為高通量PlantScreen植物表型分析平臺的Mini版本(又稱Bench-top版即臺式),RGB成像、葉綠素熒光等成像傳感器配置在一個緊湊的箱體內(nèi),通過人工(代替自動傳送帶)將植物樣品放置于箱體內(nèi)進行成像分析,具有結構簡單、緊湊,安裝使用方便(一般實驗室或溫室都可安裝使用)、高性價比(省卻了昂貴復雜的傳送帶系統(tǒng)或XYZ三維移動機械臂系統(tǒng))、功能全面等優(yōu)點。

PlantScreen-SC植物表型成像分析平臺具備植物RGB可見光彩色3D成像分析技術、葉綠素熒光技術。適于實驗室或溫室作物表型成像分析研究,培養(yǎng)植物手動放入系統(tǒng)內(nèi)載樣臺上(手動載樣),載樣臺可360度旋轉(zhuǎn)以便對植物不同角度成像分析??梢缘贸鲋参?、果實不同生育期的植株生長形態(tài)結構參數(shù)、顏色分析、生長發(fā)育及生理功能參數(shù),如葉片形態(tài)測量、生長速率、植物生長結構、葉綠素熒光、光合系統(tǒng)運作機理、色素組成、脅迫與抗性等,實現(xiàn)快速、高效率、無損傷測量檢測分析作物表型和生理生態(tài),從而篩選出株行優(yōu)良和抗逆性強的株系材料,加速作物育種進程,是遺傳組學、表型組學、遺傳育種等研究的重要設備。

 

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主要功能特點如下

 

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1)RGB 3D成像分析:包括頂部和側(cè)面高分辨率彩色成像,并配置有360°旋轉(zhuǎn)平臺,可對植物進行三維立體形態(tài)結構和顏色分析測量,可用于植株、果實、種子等形態(tài)結構和顏色分析及生長發(fā)育分析,包括大?。▽挾?、長度、面積等等)、緊密度、對稱性(偏心度、圓度、質(zhì)心等參數(shù))、顏色分析(綠度指數(shù)、葉病斑、果實成熟過程、真菌感染過程分析、不同顏色面積比率等)。通過葉綠素熒光監(jiān)測模塊,還可以進一步測量分析植物的光合效率、適合度、生物與非生物脅迫程度及敏感性,以及植物的抗逆性(如抗病、抗干旱等)等。

 

 

 

 

  葉綠素熒光監(jiān)測單元,通過無人值守自動監(jiān)測即時葉綠素熒光Ft、光量子產(chǎn)量QY、Kautsky誘導效應、熒光淬滅、光響應曲線,及OJIP快速熒光動力學曲線等測量程序協(xié)議,監(jiān)測植物光合效率、適合度、光能利用效率、脅迫與抗性等生理性狀指標,用于植物生理生態(tài)功能、植物脅迫生理研究與抗性篩選。集成了PAM(脈沖調(diào)制技術)熒光測量技術及OJIP快速熒光動力學測量技術等先進葉綠素熒光技術??梢缘玫桨?F0 、Ft、Fm、Fm’、QY、QY_Ln、QY_Dn、NPQ、Qp、Rfd、PAR、Area、Mo、Sm、PI、ABS/RC 等50多個葉綠素熒光參數(shù)。

 

 

2)環(huán)境因子監(jiān)測,同步監(jiān)測溫濕度與光合有效輻射等環(huán)境因子

3)PlantScreen表型大數(shù)據(jù)分析平臺

 

技術參數(shù)

 

1 主機系統(tǒng)

1.1 智能LED冷白光源

1.2 內(nèi)置溫度、濕度及光強傳感器,用于同步監(jiān)測環(huán)境因子

1.3 360度旋轉(zhuǎn)平臺

1.4 PlantScreen表型服務器、PlantScreen 程序控制系統(tǒng)(Scheduler)

1.5 GUI(圖形用戶界面)實驗設置與控制,實時顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)

1.6 支持多用戶注冊,個性化實驗計劃、管理、存儲、顯示、分析

1.7 網(wǎng)絡化(Network):所有網(wǎng)絡組件符合1GBit標準,主路由器提供系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)DHCP和路由服務,還可與廠商服務器鏈接用于系統(tǒng)診斷、軟件更新等

1.8 主機系統(tǒng)(Main computer):Ryzen 5 3600 處理器,8GB RAM,256GB SSD 固態(tài)硬盤,6TB RAID5 存儲,Windows 7 Pro 操作系統(tǒng),配套顯示器。

 

2 RGB 3D成像分析

2.1 5MP CMOS RGB成像鏡頭,傳感器尺寸1/2”

2.2 分辨率2560x1920像素,像素大小2.2μm;幀頻:14fps@5MP

2.3 光學鏡頭:8mm SV0814H

2.4 成像高度可調(diào)以適應不通高度植物

2.5 包括頂部和側(cè)面2個成像鏡頭和旋轉(zhuǎn)平臺(防治植物樣品),可各個角度成像測量分析

2.6 可測量葉面積、周長、寬度等形態(tài)測量和生長分析,可進行顏色分割分析等

 

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3 葉綠素熒光監(jiān)測

3.1 集成了PAM(脈沖調(diào)制技術)熒光測量技術及OJIP快速熒光動力學測量技術等先進葉綠素熒光技術

3.2 Protocols:可自動運行即時葉綠素熒光Ft、光量子產(chǎn)量QY、Kautsky誘導效應、2套熒光淬滅、3 套光響應曲線,及 OJIP-test 等近10 種測量程序協(xié)議(protocols)

3.3 測量參數(shù)達50余個,其中OJIP-test在1秒時間內(nèi)測量記錄近多個葉綠素熒光數(shù)據(jù)并通過軟件計算出包括 PI(Performance Index)等 26 個葉綠素熒光參數(shù)

3.3 測量光0-100%可調(diào),脈沖調(diào)制0.01 - 0.09 μmol.m-2.s-1 ;光化光10 - 1000 μmol.m-2.s-1可調(diào)、飽和光脈沖10-100%可調(diào)(可達3,000 μmol.m-2.s-1)

3.4 數(shù)據(jù)通訊:USB或藍牙

3.5 具操作鍵和LC顯示屏

 

4 形態(tài)分析測量參數(shù)

4.1 葉面積(leaf area)

4.2 葉周長(leaf perimeter)

4.3 偏心度(Eccentricity)

4.4 圓度(roundness)

4.5 直徑(circle diameter)

4.6 平均葉寬指數(shù)(medium leaf width index)

4.7 緊密度(solidity/compactness)

4.8 凸包面積(convex hull area)

4.9 質(zhì)心(centroid)

4.10葉或果實長、寬等各種形態(tài)結構參數(shù)

4.11 *時間序列分析以分析植物葉片果實生長率

4.12 整個生長期或?qū)嶒炂谌~面積比較分析等

 

5 顏色分割分析測量

5.1綠度指數(shù)等

5.2不同顏色面積比率等

5.3 顏色分割以進行植物適合度評估等

5.4葉片或果實顏色發(fā)育變化分析等,如果實形態(tài)發(fā)育與顏色發(fā)育過程變化等

5.5顏色聚類分析

 

6 葉綠素熒光測量參數(shù)

6.1 測量參數(shù)包括F0、Ft、Fm、Fm’、QY、QY_Ln、QY_Dn、NPQ、Qp、Rfd、PAR、Area、Mo、Sm、PI、ABS/RC等50多個葉綠素熒光參數(shù),及3種給光程序的光響應曲線、2種熒光淬滅曲線、OJIP曲線等

6.2.OJIP–test時間分辨率為10μs(每秒10萬次),給出OJIP曲線和26個參數(shù),包括F0、Fj、Fi、Fm、Fv、Vj、Vi、Fm/F0、Fv/F0、Fv/Fm、Mo、Area、Fix Area、Sm、Ss、N、Phi_Po、Psi_o、Phi_Eo、Phi–Do、Phi_Pav、PI_Abs、ABS/RC、TRo/RC、ETo/RC、DIo/RC等

6.3 內(nèi)置自動運行protocols:Ft、QY、OJIP、NPQ1、NPQ2、LC1、LC2、LC3等

6.4系統(tǒng)具備自動模式、手動模式和服務器模式三種操作模式,自動模式自動運行設定的程序,數(shù)據(jù)自動處理并存入數(shù)據(jù)庫;手動模式由人工啟動程序;服務器模式用于系統(tǒng)校準、快照、傳感器檢測、錯誤報告等

 

7 表型分析大數(shù)據(jù)平臺(服務器等)

7.1 表型分析系統(tǒng)(Plant DATA Analyzer)、應用服務器、數(shù)據(jù)庫等

7.2 在線可視化(visualization)顯示實驗過程、結果等

 

組成

  • 主機箱;表型分析大數(shù)據(jù)平臺,包括系統(tǒng)控制通訊軟件包、數(shù)據(jù)分析、服務器等,用于系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)采集分析等;
  • 三維RGB成像單元:包括頂部和側(cè)面兩個RGB鏡頭、旋轉(zhuǎn)植物樣品擱架;
  • 葉綠素熒光測量單元

 

產(chǎn)地:捷克

 

 

 

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